离子交换塔流动床结构图

『壹』 离子交换的基本原理和装置运行方式

离子交换是利用固体离子交换剂中的离子与溶液中的离子进行交换的过程，广泛应用于水处理等领域。以下是关于离子交换基本原理和装置运行方式的详细介绍：
1.1 离子交换的基本原理
在水处理中，主要采用离子交换树脂和磺化煤进行离子交换。离子交换树脂具有多种类型，包括凝胶型、大孔型和等孔型，以及苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等。根据交换基团的性质，可分为强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。
离子交换树脂由空间网状结构骨架和活性基团构成。活性基团遇到水时会电离，分为固定离子和可交换离子。固定离子与骨架牢固结合，不能自由移动；可交换离子能在一定范围内自由移动，并与其他同性离子进行交换反应。
此外，离子交换树脂的基本性能包括外观、交联度、含水率、溶胀性、密度、交换容量、有效PH范围、选择性和离子交换平衡等。这些性能对树脂的应用和性能评价具有重要意义。
1.2 离子交换装置运行方式
离子交换装置按运行方式不同，主要分为固定床和连续床。
固定床是离子交换装置中最基本和常用的类型，其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行。根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的位置不同，可分为单层床、双层床和混合床。
连续床是为克服固定床缺点而开发的，主要包括移动床和流动床。移动床的特点是树脂颗粒处于连续的循环运动过程中，树脂用量可减少三分之一至二分之一，设备单位容积的处理水量还可得到提高。流动床是运行完全连续的离子交换系统，但在废水处理中较少应用。
总之，离子交换技术在水处理等领域具有重要作用。了解其基本原理和装置运行方式有助于提高离子交换效果，延长设备使用寿命。

『贰』 固定床简介

固定床是一种在多相过程中，尤其是有固相参与且固相处于静止状态时使用的设备。在固定床中，固相如离子交换树脂、催化剂颗粒、吸附剂颗粒等构成的物料层，被称作固定床。

以固定床离子交换柱为例，其中的离子交换树脂层构成了固定床的一部分，它主要用于去除水中的杂质或进行离子交换过程。在固定床催化反应器中，催化剂颗粒层作为固定床，用于催化多相反应过程，如化学合成、催化裂化等。固定床吸附器中，吸附剂颗粒层作为固定床，用于吸附或去除特定气体或液体中的物质。

固定床反应器是利用固体催化剂或固体反应物实现多相反应过程的设备。这类反应器通常装填直径在2～15mm范围内的固体颗粒，这些颗粒堆积成一定高度或厚度的床层。床层处于静止状态，流体通过床层进行反应。与流化床反应器和移动床反应器相比，固定床反应器的特点是固体颗粒保持静止，流体在床层内流动进行反应。

固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。在这些应用中，固定床反应器通过固体催化剂促进化学反应的进行。对于气固相或液固相非催化反应，床层填装固体反应物，以实现化学反应。

涓流床反应器是另一种类型的固定床反应器。这类反应器中，气、液相并流向下通过床层，形成气液固相接触，用于实现特定的化学反应过程。固定床反应器因其在多相反应中的高效应用，在化工、石化等多个领域发挥着重要作用。

『叁』 三塔流动床与软化水设备有什么区别

奥凯牌三抄塔流动床：袭AOK三塔式流动床软水设备是由交换塔、再生塔、清洗塔、溶盐器、软水泵、喷射器、阀门、管道等组成。主要用于软化水处理, 利用钠型阳离子交换树脂去除水中钙镁离子，降低原水硬度，以达到软化硬水的目的 从而避免碳酸盐在管道、容器、锅炉产生结垢现象。大大节省投资成本的同时又能保证生产顺利进行。它的最大特点是不需要停床再生和清洗，可以不间断地连续供水，适应当前大多数单位不停机生产的需要。

奥凯牌软化水设备：软化水处理设备工作程序：
1. 供水：未处理的水通过树脂层，发生交换反应，产生软水。
2. 反洗：水从树脂层下部进入，松动树脂，去除细碎杂物。
3. 进盐水再生：利用较高浓度的盐水（Nacl）流过树脂，将失效树脂重新还原为钠型可用树脂。
4. 冲洗：按照供水时的流程使水通过树脂冲洗掉多余的盐液和再生交换下来的钙、镁离子。

『肆』 离子交换的基本原理和装置运行方式

离子交换的基本原理和装置运行方式

借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。下面一起来了解一下离子交换的基本原理和装置运行方式：

1.1离子交换的基本原理

水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。其中离子交换树脂应用广泛，种类多，而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。

离子交换树脂按结构特征，分为：凝胶型、大孔型和等孔型;

按树脂母体种类，分为：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;

按其交换基团性质，分为：强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。

⑴离子交换树脂的构造

是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成两部分：固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成所谓固定离子，活动部分，能在一定范围内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子。

⑵基本性能

①外观

呈透明或半透明球形，颜色有乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色等，

②交联度

指交联剂占树脂原料总重量的百分数。对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响，一般水处理中树脂的交联度为7%～10%.

③含水率

指每克湿树脂所含水分的百分率，一般为50%，交联度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶胀性

指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。一般来说，交联度越小，活性基团越容易电离，可交换离子的水合离子半径越大，则溶胀度越大;树脂周围溶液电解质浓度越高，树脂溶胀率就越小。

在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期，减少再生次数，以延长树脂的使用寿命。

⑤密度

分为干真密度、湿真密度和湿视密度

⑥交换容量

是树脂最重要的性能，是设计离子交换过程装置时所必须的数据，定量地表示树脂交换能力的大小。分为全交换容量和工作交换容量。

⑦有效PH范围

由于树脂的交换基团分为强酸强碱和弱酸弱碱，所以水的PH值对其电离会产生影响，影响其工作交换容量。弱碱只能在酸性溶液中以及弱酸在碱性溶液中有较高的交换能力。

⑧选择性

即离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能。除与树脂类型有关外，还与水中湿度和离子浓度有关。

⑨离子交换平衡

离子交换反应是可逆反应，服从质量作用定律和当量定律。经过一定时间，离子交换体系中固态的树脂相和溶液相之间的离子交换反应达到平衡，其平衡常数也称为离子交换选择系数。降低反应生成物的浓度有利于交换反应的进行。

⑩离子交换速率

主要受离子交换过程中离子扩散过程的影响。

其他性能：如溶解性、机械强度和耐冷热性等。离子交换树脂理论上不溶于水，机械强度用年损耗百分数表示，一般要求小于3%～7%/年。另外，温度对树脂机械强度和交换能力有影响。温度低则树脂的机械强度下降，阳离子比阴离子耐热性能好，盐型比酸碱型耐热好。

⑶树脂层离子交换过程

以离子交换柱中装填钠型树脂，从上而下通以含有一定浓度钙离子的硬水为例，以交换柱的深度为横坐标，以树脂的饱和度为纵坐标，可绘得某一时刻的饱和度曲线。就整个交换过程而言，树脂层的变化可分为三个阶段。

1.2离子交换装置运行方式

离子交换装置按运行方式不同，分为固定床和连续床

⑴固定床的构造与压力滤罐相似，是离子交换装置中最基本的也是最常用的一种型式，其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行，根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的.位置的不同，可分为单层床、双层床和混合床。

单层床是在离子交换器中只装填一种树脂，如果装填的是阳树脂，称为阳床;如果装填的是阴树脂，称为阴床。

双层床是离子交换器内按比例装填强、弱两种同性树脂，由于强、弱两种树脂密度的不同，密度小的弱型树脂在上，密度大的强型树脂在下，在交换器内形成上下两层。

混合床则是在交换器内均匀混杂的装填阴、阳两种树脂，由于阴、阳树脂混杂，因此原水流经树脂层时，阴、阳两种离子同时被树脂所吸附，其产物氢离子和氢氧根离子又因反应生成水而得以降低，有利于交换反应进行的彻底，使得出水水质大大提高。但其缺点是再生的阴、阳树脂很难彻底分层。于是又发明了三层混床新技术，保证在反洗时将阴、阳树脂分隔开来。

根据固定床原水与再生液的流动方向，又分为两种形式，原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离子交换器的，称为顺流再生固定床，原水与再生液流向相反的，称为逆流再生固定床。

顺流再生固定床的构造简单，运行方便，但存在几个缺点：在通常生产条件下，即使再生剂单位耗量二至三倍于理论值，再生效果也不太理想;树脂层上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期间，原水中被去除的离子首先被上层树脂所吸附，置换出来的反离子随水流流经底层时，与未再生好的树脂起逆交换反应，上一周期再生时未被洗脱出来的被去除的离子，作为泄漏离子出现在本周期的出水中，所以出水剩余被去除的离子较大;而到了了工作后期，由于树脂层下半部原先再生不好，交换能力低，难以吸附原水中所有被去除的离子，出水提前超出规定，导致交换器过早地失效，降低了工作效率。因此，顺流再生固定床只选用于设备出水较小，原水被去除的离子和含盐量较低的场合。

逆流再固定床的再生有两种操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以弥补顺流再生的缺点，而且出水质量显著提高，原水水质适用范围扩大，对于硬度较高的水，仍能保证出水水质，所以目前采用该法较多。

总起来说，固定床有出水水质好等优点，但固定床离子交换器存在三个缺点：一是树脂交换容量利用率低，二是在同设备中进行产水和再生工序，生产不连续，三是树脂中的树脂交换能力使用不均匀，上层的饱和程度高，下层的低。

为克服固定床的缺点，开发出了连续式离子交换设备，即连续床。

⑵连续床又分为移动床和流动床

移动床的特点是树脂颗粒不是固定在交换器内，而是处于一种连续的循环运动过程中，树脂用量可减少三分之一至二分之一，设备单位容积的处理水量还可得到提高，如双塔移动床系统和三塔移动床系统。

流动床是运行完全连续的离子交换系统，但其操作管理复杂，废水处理中较少应用。

『伍』 水处理工艺之离子交换法

离子交换法：净化之钥

在水处理的璀璨星河中，离子交换法犹如一颗璀璨的明珠，凭借其独特的魅力与高效性能，扮演着至关重要的角色。它巧妙地通过离子交换剂与污水中的有害离子展开一场精密的化学舞会，通过离子间的等当量交换，实现杂质的去除和资源的回收。

固液间的魔法交换

其工作原理在于，离子交换剂，无论是无机的沸石，还是有机的磺化煤和树脂，都以它们疏松多孔的结构，像一张精细的筛子，有选择地吸附和释放离子。树脂的官能团，如交换基团，就像吸附和连接离子的神奇触手，使得整个过程既可逆又具有针对性。

选择性与适应性

离子的电荷量和原子序数对吸附效果有着显著影响。二价离子往往比一价离子更易被吸附，而低价离子在高浓度溶液中则显得格外亲和。这就是为什么特种离子交换树脂能够针对特定的污染物，如重金属离子，进行高效吸附的原因。

精细设备的构建

为了更有效地利用这种技术，离子交换设备设计得既巧妙又多样。固定床，如间歇式的单床或多床，甚至是混床，操作模式各有千秋。移动床则通过树脂周期性地移动，实现连续处理。而流动床，无论是压力式还是重力式，都以它们的灵活性在行业中大放异彩。

创新设计的三塔多周期移动床

在现代水处理领域，三塔多周期移动床的设计更是匠心独运，它通过连续的处理周期，提升了处理效率和污染物去除的深度，尤其适用于对水质要求严苛的特定行业。

重力式流动床：稳定性与效率的完美结合

最后，重力式流动床以其双塔或三塔的结构，结合重力作用，实现了稳定且高效的运行，成为众多水处理设施的首选。

离子交换法，以其独特的选择性和高效性，为我们的水资源净化提供了强有力的支持，是现代环保科技中的瑰宝。在未来的水处理领域，它将持续创新，为清洁的水世界贡献力量。

『陆』 软水机的原理图

工作原理：

1、离子交换法

家用软化水设备是应用离子交换技术，通过树脂上的功能离子与水中的钙、镁离子进行交换，从而吸附水中多余的钙、镁离子，达到去除水垢(碳酸钙或碳酸镁)的目的。

使用软水，水杯、茶壶、浴缸、水斗不再滋生水垢，更容易清洗。家中的自来水管不再结水垢，热水器的使用寿命更加长，不会因为使用时间长，而热水的流量越来越小。

使用软水可使洗涤剂及肥皂等洗涤用品的使用量减少，可使水管维修费用大大减少，可使衣服的寿命比在硬水中洗涤增加32%，而且洗涤后衣服不易泛黄，白衬衫更白，蓝衬衫更蓝，颜色更鲜艳。

2、物理打包法

利用纳米晶高能聚合球体，把水中钙、镁离子、碳酸氢根等打包产生不溶于水的纳米级晶体，从而抑制水垢的生产，纳米晶软水机不用电、不费水、不用盐、不用任何化学添加剂。

在高效抑垢的同时保留对人体有益的矿物质和微量元素，是一种绿色环保的软水机，解决了现软化技术多方面的缺陷。

(6)离子交换塔流动床结构图扩展阅读：

天然水可分为硬水和软水两种：

凡含有较大量钙、镁离子（无机矿物质）的水称为硬水,反之则 称为软水.水的硬度若由含有碳酸钙或碳酸氢镁引起的，这种水则称为暂时性硬水；水的硬度若由含有钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的 这种水叫永久性硬水。

简单地说水中碳酸钙的含量小于10毫克/升的水就属于高标准的软水。在西方发达国家作为 90%的家庭用水（包括烹饪、洗涤、洗浴等）均使用软水。无污染的雨水、雪水、露水都是天然软水。

『柒』 什么叫做移动床

移动床
流体和固体颗粒同时进入反应器，它们互相接触，一面进行反应，一面颗粒移动，这种反应床层叫做移动床。
移动床原理
流动相在床层内通过循环泵不断自下而上循环流动，而吸附剂颗粒依靠重力向下移动，与进料逆流接触。床层中部连续进料，弱吸附组分从床层顶部流出，而强吸附组分在固定相作用下从床层底部流出，逐步完成吸附、精制和解吸的过程。

模拟移动床
是一种利用吸附原理进行液体分离操作的传质设备。它是以逆流连续操作方式，通过变换固定床吸咐设备的物料进出口位置，产生相当于吸附剂连续向下移动，而物料连续向上移动的效果。这种设备的生产能力和分离效率比固定吸附床高，又可避免移动床吸附剂磨损、碎片或粉尘堵塞设备或管道以及固体颗粒缝间的沟流。